Ex1.1 学习VASP的硬件和软件要求

在学习本书时，大师兄们会默认读者掌握了一些基本硬件要求，也就是一些常见的电脑操作技能。 本章列举出一些个人认为做计算时最为常用的文本编辑，建模工具和软件等，以及假设大家刚开始接触时需要掌握的一些技能。如果没有达到基本的要求，那么请抓紧提升自己的能力，然后进一步的学习。

1 操作系统

做计算，有三个操作系统可以选择：

  • Windows 系统：会使用Windows系统，会开机，打字，安装软件;

  • Linux 系统：强烈推荐，大师兄本人一直用的是Ubuntu，但不局限于Ubuntu系统，自己喜欢什么就用什么，后面会介绍在Windows下通过WSL安装简化版的Ubuntu。

  • Mac系统：兼顾Windows和Linux，一般比较贵，经济条件允许也可以，写程序的比较喜欢。我也有一个MacBook，但一直在家里面吃灰。

给重点照顾对象：Windows用户的第一个提醒：

Windows用户在进行计算的时候，只要计算出错了，就要本能地记起第一个解决的办法：dos2unix 。 这个命令干什么的不要紧，先死死记住即可。

2 文本编辑器

文本编辑工具主要用来编辑，查看VASP的输入（出）文件。刚开始的时候要求： 1）有一款自己喜欢的文本编辑器；2）会使用文本编辑器创建文件，输入内容并保存文件。自己在百度, Google, Chatgpt等用关键词搜一搜，选择一款自己夏欢的即可。下面是大师兄比较推荐的几个。

  • Windows 自带的NotePad。Windows下面编辑的输入文件，上传到服务器上后最好先执行: dos2unix 这个命令转换一下格式。 原因在于：Windows下面自带的记事本保存的文件与linux下的文件格式不匹配，提交任务的时候经常出问题，因此，对于Windows用户来说，如计算出错了，一定要首先想到 dos2linux 这个命令来解决问题！
$ dos2unix  INCAR
  • Notepad++

Notepad++ 也是一款非常好用的软件，可以在Windows系统下运行，非常推荐。自行下载，学习怎么创建文件，编辑，保存。

这个Atom是文本编辑工具，不是原子的意思。Windows，Linux，Mac系统均可使用。

Linux下面基本都会自带，不论你用什么操作系统，必须要学会。原因是绝大多数的计算都是在Linux服务器上进行的，学会vim的基本操作可以极大提高你的文字处理能力和工作效率。关于VIM的使用介绍，自己百度下或者搜一搜相关的视频，学习下。

3 常用建模相关软件:

本书默认大家已经在自己的电脑里安装了下面几个软件：

  • 1) Material Studio

    • 这个软件，百度里面一大堆下载链接，安装教程，大家自行下载安装即可。
    • 本书默认大家已经安装成功，会不会使用暂且不要求；
    • 不要问我从哪里下载，安装出现问题也不要找我解决。
    • 另外，MS很贵，国内大部分人都是用的盗版软件，没有版权，不建议使用。

  • 2）VESTA
    http://jp-minerals.org/vesta/en/

    • 来自日本的良心软件，Linux，Windows，Mac 系统均可使用。
    • 无版权困扰，发文章的时候要注明下图是用 VESTA 做的，并引用对应的文章，以示尊重。
    • Windows 下安装就不再介绍了，下载程序，解压，双击图标即可运行，相信大家都能搞定。

    • Linux 下安装（不会的话，可以先跳过，暂时不要求）:

      • 2.1) 下载 binary 程序文件，本人解压后放到了 /opt/VESTA-x86_64 目录。
      • 2.2) 编辑 ~/.bashrc 文件，在文件最后，添加下面 2 行：
      • 2.3) 在终端里面进行的操作如下：第3行打开~/.bashrc文件, 自己添加上面提到的两行即可，第4行更新下~/bashrc文件，第5行运行VESTA。
1  export VESTA=/opt/VESTA-x86_64
2  export PATH="$PATH:$VESTA"
3  $ vim ~/.bashrc
4  $ . ~/.bashrc
5  $ VESTA

http://www.p4vasp.at/ 主要有建模，可视化以及后处理的一些功能。这是大师兄本人最喜欢的建模软件。虽然已经没有更新维护，但是依然非常好用。Windows版本，很久没有更新了，点击此处下载，解压,双击图标即可运行。也可以在大师兄QQ群或者其他QQ群文件中下载。 Linux版本功能更加强大，但是由于很久没更新了（Python2），依赖的库也早已经被时代所淘汰，因此新的电脑中很难安装(Ubuntu 20以及后续的系统） Ubuntu（18以及更老的版本）用户使用命令一键安装：sudo apt-get install p4vasp p4vasp很多功能可以用其他的软件替代，比如下面的ASE。

ASE 是Atomic Simulation Environment的缩写，可以实现搭建结构，读取VASP的输入和输出，以及一些后处理功能。功能极其强大。这里要强调以下：ASE必须要安装在你的电脑上。因为后面的教程，很多的脚本，都是通过调用ASE实现的。 用Anaconda来安装是一个非常简单直接的办法，（https://anaconda.org/conda-forge/ase）后面也会有相应的教程介绍。

GaussView是跟Gaussian软件对应的编辑器，主要是用在均相体系模型的搭建。VASP主要做的是材料，表面化学相关的周期性体系。但我们在计算中有时候仍然会用到GaussView来搭建一些气相分子，表面反应相关的模型，非常方便。这跟Material Studio一样，是收费软件，网上也到处都是，自己搜一搜，或者群里问一下，自行安装。

  • 6）其他

剩下的针对VASP计算模型搭建的软件，有兴趣的也可以试试Avogadro 。其他的我也没怎么接触，也就不推荐了。值得一提的是，国产建模软件相当得少。

4 程序语言

做计算，需要学会或者基本掌握的两个语言：Bash 和 Python。

  • Bash 跟Linux系统密切相关，学会了Bash，可以高效地管理和操控Linux系统。在DFT计算中，Bash脚本常用于自动化工作流程，如文件处理、运行计算任务以及处理输出数据。通过编写Bash脚本，用户能够节省大量的时间和精力，同时降低人为错误的风险。此外，Bash与其他工具和语言（如Python）无缝集成，使得在复杂计算环境中更加灵活和高效。Bash不用专门安装，在你安装Linux系统或者登录服务器后，通过终端（Terminal）就可以自己练习常用的基本命令，比如cd，ls这些，以及结合基本的逻辑语法，可以让你写出一些简单的小脚本。极大提高自己的工作效率；极大的意思就是别人一天或者N天的活，你可能几秒就完事。

  • Python 是一款语法简单，很容易上手的程序，有着丰富的数据库支持，跟计算的关联实在是太紧密了，深受科研人员的喜爱，大多数跟计算相关的脚本都是用Python写的。因此，做计算很有必要掌握这一门语言，如果你想接触当下最热门的机器学习、人工智能等，Python更是必须的。这里大师兄只推荐一款软件：Anaconda。适用于Windows, Mac, 和Ubuntu三个系统，这个必须要安装在你的电脑上面。具体的相关介绍，自己搜一搜。注意，这里我们不讨论类似：python是一门高级语言，运行的时候跟机器交互性差，需要时间比C++长这样的问题。因为这是专业程序员的事。不出意外，看这本书的大部分人，能够用python写个小脚本，方便地处理自己的任务和数据，就已经非常棒了，快和慢，对于我们来说，顶死了也就几秒的问题，完全可以接受。

  • 学习这两个除了进行计算，节省时间外，更可以拓展自己的思维方式。现在机器学习，人工智能越来越热，学会使用Python或者其他语言，或许可以上升到以后能否生存的高度了：一方面可以极大地提高自己的工作效率，另一方面也可以改变自己看待事物的思维方式。

  • 如果不喜欢Python，当然也可以学习其他的程序语言，C++，R，Java等。但大师兄不会，所以本书中与程序相关的内容都是Bash和Python.

Ex1.1 总结:

初学者学习本书，知道自己在硬件和软件这两个方向上所必须具有的一些技能。

  • 熟练使用一个操作系统；会创建，编辑文本，写入，和保存文件：

    • Windows 用户Notepad++必须掌握；
    • Linux用户可以vim或者其他编辑器。
    • 不管什么操作系统，VIM是必须要学习的。

  • 安装好或者会初步使用一款建模软件：

    • p4vasp，ASE安装在Windows和Ubuntu系统上；
    • VESTA 安装在Windows，Ubuntu，Mac系统上；
    • Materials Studio** 安装在Windows上
    • Gaussian View**安装在Windows, Ubuntu, Mac系统上。

  • 做好学习Bash和Python这两门语言的准本。

    • 对于Fresh的研究生，博士生，因为你们有大把的时间，建议系统性学习bash，Python语言。当然，Python可以换成其他你自己感兴趣的。
    • Bash 语言主要用在terminal上面，暂时不用安装，后面会介绍；

  • Anaconda 必须要安装在你的电脑上，后面会介绍。

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